高速列车牵引传动系统直流电压脉动抑制方法的研究

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1、中文摘要摘要：高速列车牵引传动系统中，由于采用单相四象限整流器给直流侧供电，使得直流侧电压中含有频率为100Hz的二次脉动谐波分量。本文首先比较了我国现有的四种高速列车牵引传动系统主电路，分析了对直流脉动电压的两种不同处理方式。本文还从功率平衡原理出发，分析了牵引传动系统中间直流电压二次脉动的产生原因，讨论了脉动电压与牵引功率及主电路参数的关系。由于直流脉动分量的存在，将会对牵引电机产生不利影响，必须通过引入新的控制环节进行处理。本文基于开关函数模型，详细分析了直流电压脉动对牵引逆变器输出电压及电机电流、转矩的影响，此时电机电压及

2、电流中存在与基波频率和脉动频率有关的低次谐波，并进而引起电机转矩的脉动。根据分析结果，本文研究了两种抑制脉动影响的控制方法，分别适用于牵引电机的不同工况。低速时由于载波比较高，通过修正牵引逆变器的调制波幅值可实现占空比的校正，抑制直流脉动的影响；高速时载波比减小，则通过修正调制波的频率进行脉动抑制。本文基于PSIM仿真软件，搭建了异步牵引电机矢量控制模型，并在此基础上对两种脉动抑制方案进行了仿真研究。在理论研究和仿真验证的基础上，本文最后对基于Myway硬件平台的牵引传动试验系统进行了硬、软件设计，完成了低速PWM调制和高速方波工

3、况下的异步电机控制实验，实验结果表明了本文提出的两种脉动抑制方案的有效性。关键词：牵引传动系统；单相四象限整流器；二次脉动；牵引逆变器；牵引电机；电机矢量控制分类号：TM921．2、}一一ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：Intheelectrictractionsystemofhigh—speedtrain，avoltagetipple，withthefrequencytwiceashilghasthatofACsuppliedvoltage，appearsintheDC—link．Becausethemputp

4、owerofthesinglephasefour-quadrantrectifiercontainsthepulsepowerwimIOOHz．TheauthorcomparesthemaincircuitdiagramofthecurrentCRHinChinaandanalysesthetwodifferentwaystakingcareofthevoltagetippleintheDC—link．ThereasonthatdoublefrequencytipplevoltageappearsintheDC-linkisgiv

5、enaccordingtothebalanceofthepoweronthefour-quadrantrectifierinputandoutputsides．Andtheexpressionofthetipplevoltagewhichisaboutthefour-quadrantpoweranditsmaincircuitparametersvalueisgiventoo．Thisvoltagetipplecanhaveadegradingeffectontheinduction-machineperformancechara

6、cteristics．Thereshouldbesomecontrolmethodstorejectthevoltagetipple．Theauthoranalysestheripplevoltageinfluencetothetractioninverter’Soutputvoltageandtothemotor’storqueandcurrent．Thereissomelow-orderharmonicwavethatitcontainsthebaseorderandthetipple’Sfrequency’Sinformat

7、ioninthemotor’Svoltage，currentandtorque．Accordingtotheresultofanalysistwodifferentcontrolmethodsisresearchedonthe喇ectiontotheDC—linkdoublefrequencyvoltagetippleandmeyareusedinthemotor’Stwodifferentcircumstances．Whenthemotorspeedisatlowspeedthedutycyclecanbecorrectedby

8、changingthemodulationwave’smagnitudeforthemodulationratioishigh．AndthedutycycleCanbecorrectedbychangingthemodulationwave’Sfr